Issue |
Matériaux & Techniques
Volume 101, Number 1, 2013
Biodétérioration des matériaux / Biodeterioration of materials
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Article Number | 104 | |
Number of page(s) | 10 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/mattech/2012054 | |
Published online | 22 March 2013 |
Catalyse biotique et abiotique de la réduction des nitrates en milieu alcalin dans le contexte du stockage profond des déchets radioactifs*
Biotic and abiotic catalysis of nitrate reduction in alkaline environment of repository storage cell for long-lived intermediate-level radioactive wastes
1 Université de Toulouse, UPS, INSA,
LMDC (Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions),
135 avenue de Rangueil,
31077
Toulouse Cedex 4,
France
bertron@insa-toulouse.fr
2 Université de Toulouse, INPT, UPS,
CNRS, Laboratoire de Génie Chimique, 4 Allée Emile Monso, 31030
Toulouse,
France
3 Université de Toulouse, INP, LCA
(Laboratoire de Chimie Agro-Industrielle), ENSIACET, 4 allée Emile Monso, BP 44362, 31432
Toulouse Cedex 4,
France
4 INRA, LCA (Laboratoire de Chimie
Agro-Industrielle), 31029
Toulouse,
France
5 Andra, 1-7 rue Jean-Monnet, 92298
Châtenay-Malabry,
France
Reçu :
12
Juillet
2012
Accepté :
19
Décembre
2012
Cette étude explore la réactivité des nitrates à l’interface bitume-béton dans une alvéole de stockage de déchets radioactifs de moyenne activité et à vie longue dans la perspective de déterminer les conditions redox qui s’y développeront. La première partie du travail visait à identifier, en conditions abiotiques (sans bactéries), les interactions entre deux composants du système : le béton (introduit sous forme de pâtes de ciment) et le bitume (simulé par des lixiviats modèles constitués de solutions d’acides organiques et de nitrates). La seconde partie de l’étude a été conduite en conditions biotiques avec deux espèces de bactéries hétérotrophes dénitrifiantes (Pseudomonas stutzeri – Ps et Halomonas desiderata – Hd) et avait pour but d’analyser la réaction de réduction des nitrates (cinétiques, sous-produits, rôle de la matière organique) en conditions de pH neutre à alcalin (caractéristiques de l’environnement chimique imposé par le béton). Les résultats ont montré que des interactions fortes se produisaient entre la matrice cimentaire et les acides organiques, acétique et oxalique, interactions susceptibles de réduire la biodisponibilité de cette matière organique (pour l’oxalate en particulier), et ont confirmé la stabilité des nitrates dans ces conditions. En conditions biotiques, les nitrates ont été réduits par Ps et Hd selon la voie métabolique de dénitrification anaérobie. Les cinétiques de réduction étaient plus élevées avec Ps mais les réactions étaient inhibées pour pH > 9. Hd était en revanche capable de réaliser la dénitrification jusqu’à pH 11 au moins.
Abstract
This study investigates the reactivity of nitrates at the bitumen-concrete interface with the aim of determining redox conditions inside a repository storage cell for long-lived intermediate-level radioactive wastes. The first part of the work aimed to identify, under abiotic conditions, the interactions between two components of the system: concrete (introduced as cement pastes in the system) and bitumen (represented by leachates composed of organic acids and nitrates). The second part of the study was conducted under biotic conditions with selected denitrifying heterotrophic bacteria (Pseudomonas stutzeri – Ps and Halomonas desiderata – Hd) and aimed to analyse the microbial reaction of nitrate reduction (kinetics, by-products, role of the organic matter) under neutral to alkaline pH conditions (i.e. imposed by a concrete environment). Results showed that strong interactions occurred between cementitious matrices and acetic and oxalic organic acids, likely reducing the bioavalability of this organic matter (oxalate in particular). Results also confirmed the stability of nitrates under these conditions. Under biotic conditions, nitrates were reduced by both Ps and Hd following an anaerobic denitrification metabolic pathway. Reduction kinetics was higher with Ps but the reaction was inhibited for pH > 9. Hd was capable of denitrification at least up to pH 11.
Mots clés : Béton / nitrate / bitume / bactéries dénitrifiantes hétérotrophes / acides organiques
Key words: Concrete / nitrate / bitumen / denitrifying heterotrophic bacteria / organic acids
Cet article est écrit sur la base de la contribution au « XIème Forum Biodétérioration » qui a eu lieu les 4–5 juin 2012 à l’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne. Le forum était organisé par la Commission « Biodétérioration des Matériaux » en collaboration avec la Commission « Construction – Bâtiment » du CEFRACOR.
© EDP Sciences, 2013
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